新型鍛造線鋁、鎂合金輪轂倒拔模旋壓模具及工藝

文/劉長才，劉軍，張利軍，李健，楊金嶺·中信戴卡股份有限公司

鍛造車輪輪輞會發生無法實現空腔旋壓的問題，為此設計新型鋁、鎂合金輪轂倒拔模旋壓模具是大勢所趨。本新型鋁、鎂合金輪轂倒拔模旋壓模具具備許多不可多得的優點和特點：一方面，此模具解決了旋壓車輪輪輞倒拔模無法脫模問題，為企業工藝技術進步提供了技術保障，關鍵是解決了輪輞與外輪唇的連接處金屬的流線斷裂問題；另一方面，車輪重量減輕而且性能還得到了提高，是世界領先的技術，減少了不必要的材料損耗，節約了人力、提高了生產效率，開創了國內車輪旋壓模具的新局面，成為國內車輪旋壓歷史性突破。

背景技術

鎂、鋁合金不同于鋼板合金塑性變形能力那么強，但鎂、鋁合金重量輕，更美觀。傳統的鎂、鋁合金轎車車輪輪輞旋壓模具都是實心旋壓，即鎂、鋁合金車輪輪輞旋壓過程中與旋壓模具是實心貼合的，無法解決旋壓車輪輪輞與外輪唇的連接處倒拔模問題，也就是說即使你旋出來了倒拔模毛坯，也無法脫模，通過車削加工出來的倒拔模車輪流線就會被切斷，這樣的話輪輞與外輪唇的連接處要保持金屬的流線就實現不了了，車輪的性能會降低、變差，這是世界性難題，而且是困惑國內同行業企業的一個關鍵技術。本鋁、鎂合金輪轂倒拔模旋壓模具結構就是針對上述難點進行模具設計，解決金屬流線斷開問題。

模具結構內容和相互作用關系

基于上述原因，為了針對性地解決上述難點問題，特設計了一種鍛造線鋁、鎂合金輪轂倒拔模旋壓模具。

本鋁、鎂合金輪轂倒拔模旋壓模具結構包括：下模、連接塊、上尾頂、連接螺栓、彈簧、導向、滑塊(6 個)、旋壓毛坯、上模、連接螺栓、連接套。

連接塊在下模中，上尾頂在上模中，上模通過連接螺栓與連接套筒連接。滑塊的孔置于導向桿中，導向桿上有螺紋與下模連接。滑塊沿著導向桿和連接塊斜面可以上下滑動。整體6 個滑塊、最大外圓節圓直徑自上而下是由小到大的，便于車輪毛坯內壁空腔脫模。

圖1、圖2、圖3 為旋壓前后毛坯工步圖，毛坯旋壓后輪輞形成空腔；旋壓后的幾種輪型實物可參照圖4、圖5、圖6。模具倒拔模輪輞形成空腔區域，目的是空腔圓周截面成形金屬省去機加工，這樣一方面節省了材料，另一方面有效提高了加工的效率，節約了加工時間。

圖1 旋壓前毛坯工步圖(旋壓前狀態)

圖2 旋壓后毛坯工步圖(旋壓后狀態)

圖3 旋壓后毛坯工步圖(旋壓后狀態)

圖4 旋壓后實物1

圖5 旋壓后實物2

圖6 旋壓后實物3

具體工作實施過程

新型鋁、鎂合金輪轂倒拔模旋壓模具設計和實施控制要點

⑴工步圖設計：按照膨脹系數設計鍛造和旋壓毛坯工步圖，如圖1、圖2、圖3 所示。

⑵旋壓模具設計：按旋壓可實施的技術要求，設計旋壓模具，如圖7 所示。

圖7 新型鋁、鎂合金輪轂倒拔模旋壓模具示意圖(左為旋壓后狀態，右為頂起后狀態)

具體實施過程：傳統旋壓程序設計方式是輥輪直接壓入外輪輞，利用旋壓下模，直接編程，毛坯與模具實際實心貼合，同時，輥輪毛坯實心貼合，機器人將旋壓毛坯放入模具下模后離開，接著上模落下，滑塊沿著導向桿和連接塊斜面落下壓實，彈簧壓縮，輥輪直接壓入外輪輞開始旋壓。輥輪沿著編好的成形軌跡完成旋壓，而此新設計旋壓方式改變了傳統旋壓程序設計：旋壓完成后，接著上模抬起，彈簧的壓縮力將滑塊沿著連接塊斜面和導向桿斜上彈起，整個滑塊最大外圓節圓直徑將縮小，并將于旋壓毛坯空腔窩處脫出。解決了旋壓車輪毛坯輪輞倒拔模具無法脫開問題。

該旋壓模具經濟效益明顯，意義是非常深遠的，是轎車車輪旋壓模具歷史性的突破。傳統的鎂、鋁合金車輪輪輞旋壓模具都是實心旋壓，即鎂、鋁合金車輪輪輞旋壓過程中與旋壓模具是實心貼合的，否則無法完成輥輪對鎂、鋁合金車輪輪輞旋壓過程中施壓。該鎂、鋁合金車輪輪輞空腔旋壓新模具的研究，揭示了鎂、鋁合金轎車車輪輪輞空腔旋壓的可行性，這樣的話，輪輞與外輪唇連接處金屬的流線就不會斷開，車輪強度和性能就會增強。這是一項關鍵技術，開創了轎車車輪旋壓模具的新局面。

結束語

鎂、鋁合金車輪輪輞空腔旋壓模具解決了旋壓車輪輪輞倒拔模無法脫開的問題，旋壓出的毛坯輪輞與旋壓模具實心貼合，省去了此處鎂、鋁合金加工中的浪費，減少了不必要的材料損耗，節約了人力，提高了生產效率；關鍵是解決了輪輞與外輪唇連接處金屬的流線斷開問題，車輪重量減輕而且性能還得到了提高，是世界領先的技術。該模具為企業工藝技術進步提供了技術可行性。